JP4993418B2

JP4993418B2 - 導電性ボールの供給装置及び供給方法

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Publication number: JP4993418B2
Application number: JP2009006621A
Authority: JP
Inventors: 達也和合; 亨水野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: JP2010162574A

Description

本発明は、微小な電子部品に各々に設けられた電極を電気的に接合する際に用いられる所謂半田ボール等の導電性のボールについて、当該ボールが多数収容された空間より一個のボールのみを分離して電極接合のための装置等への供給を為す、導電性ボールの供給装置及び供給方法に関する。

例えば磁気ヘッド装置においては、磁気ヘッドスライダに於ける電極と当該磁気ヘッドスライダが取り付けられるフレキシャに設けられた電極とを、半田ボールによって接合している。これら電極はなす角が90°となるように配置され、両電極に対して当接する位置に極小の半田ボールが供給され、例えばレーザビーム等によって当該位置にて溶融された半田ボールによりこれら両電極の電気的接合が為されている。このような極小の半田ボールは、通常は多数が所定の空間内に予め貯留されており、実際の接合時においては当該空間から一個の半田ボールのみが分離して取り出される。取り出された半田ボールは、搬送用の機構を用いて該所定位置に運ばれ、前述した接合のための操作等が施される。例えば、特許文献１或いは２には、一個の半田ボールに対応した大きさの穴が穿たれたディスク状或いは板状の部材を用いて機械的に半田ボールの分離供給を図る構成が開示されている。また、特許文献３或いは４には、大きな流速にて多量の気体を該貯留空間内に導入し、半田ボールを空中に吹き上げることで所定の収容部に一個の半田ボールを収容させ、これによって一個の半田ボールの分離を図る構成が開示されている。

特開２００２−１７０３５１号公報特開２００５−０７９４９２号公報特開平０２−２９５１８６号公報特開平０９−１３４９２３号公報特開２００８−０７３７６４号公報

先に述べた磁気ヘッドは年々小型化が進められ、半田ボール自体もより小径化、微小化してきており、近年では100μm径前後の大きさの半田ボールが用いられるに至っている。特許文献１或いは２に開示される方法では、供給装置の可動部に構成される隙間、所謂クリアランスに対してこのような極小の半田ボール、或いはそのかけらが詰まってしまう恐れが生じてきている。また、半田等の柔らかい材質の導電性ボールの場合、クリアランスに咬みこまれてしまうケースも考えられる。更にこのような極小の導電性ボールの場合、吹き上げ時に生じた静電気等によりボール同士が集まって塊を形成してしまう現象も生じ得る。このような場合には導電性ボールの塊から一個を分離することは困難であり、分離自体が不可能となってしまう。

本出願人はこのような事象に対応するために、特許文献５に示すように機械的な構成要素を最低限に減らすことによって咬みこみの可能性を減少させた導電性ボールの供給方法を提案している。当該方法の実施によって極小の導電性ボールの分離は好適に実施可能となる。しかしながら、当該構成においては、半田ボールの移動を一時的に制限するストッパが必要であり、該ストッパとして用いられる部材等、導電性ボールの径以下の部品を、より小さなストロークにて正確に移動させなければならない。従って、ストッパの組み付け等、半田ボールの分離供給装置の製造時に非常に厳密な部品の位置合せを行う必要があり、より簡便な構成からなる半田ボールの分離供給装置の開発が望まれている。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、微小電子部品等に用いられる微小半田ボール等の導電性のボールについて、当該導電性ボールが多数収容された空間から一個のみを確実且つ容易に分離し、これを供給することを可能とする導電性ボールの供給装置、及び供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る導電性ボールの供給装置は、導電性ボール群より第一の導電性ボールを一個のみ分離して他の装置へ供給する導電性ボールの供給装置であって、導電性ボール群を貯留可能なボール貯留部と、貯留部と一方の端部で連通し、導電性ボールが一個通過可能な内寸を有するボール整列路と、導電性ボールが一個通過可能な内寸を有し、ボール整列路の他方の端部と連通してＬ字状の屈曲経路を構成し、他の装置への導電性ボールの移動経路を構成するボール排出路と、Ｌ字状の屈曲経路の屈曲部に配置され、導電性ボールの外径より小さな内寸を有する開口径からなる第一の開口部を介して屈曲経路に気体を供給吸引可能な第一の気体通路と、第一の気体通路に対して気体の供給及び吸引を行う第一の気体制御手段と、を有し、第一の開口部の開口中心は、ボール整列路の中心軸に対して、ボール排出路が配置される側とは逆の側にオフセットされること、を特徴としている。

なお、上述した導電性ボールの供給装置にあっては、第一の開口部の開口方向を規定する開口軸はボール整列路の中心軸に対して平行に配置されることが好ましい。或いは、第一の開口部の開口方向を規定する開口軸、ボール整列路の中心軸、及びボール排出路の中心軸は同一平面内に配置されることが好ましい。また、当該導電性ボールの供給装置にあっては、ボール貯留部に対して気体の供給及び吸引を可能な第二の気体通路、及び第二の気体通路に対して気体の供給及び吸引を行う第二の気体制御手段を更に有することとしても良い。或いは、ボール整列路における屈曲部とは異なる位置においてボール整列路に連通してボール整列路に対して気体を供給可能な第三の気体通路と、前記第三の気体通路に気体を供給する第三の気体制御手段と、を更に有することとしても良い。なお、当該構成においては、第三の気体通路がボール整列路に連通する第二の開口部と、第一の導電性ボールが整列路の他方の端部を構成する内壁に当接した際の当接部と、の整列路の延在方向における距離は、導電性ボールの一個分乃至一個半分の寸法に等しいことがより好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る導電性ボールの供給方法は、導電性ボール群より第一の導電性ボールを一個だけ分離して他の装置へ供給する導電性ボールの供給方法であって、導電性ボールが一個通過可能な内寸を有する管状のボール整列路、及び導電性ボールが一個通過可能な内寸を有してボール整列路の一端部に連通してＬ字状の屈曲経路を構成するボール排出路からなる構成を用い、ボール整列路における屈曲経路の屈曲部に連通される第一の気体通路より、ボール整列路における先頭にある第一の導電性ボールを吸引して、屈曲部において吸引保持された第一の導電性ボールを先頭にボール整列路内において導電性ボール群を整列させる工程と、吸引保持された第一の導電性ボールの表面であって排出路に面していない領域に対して第一の気体通路より気体を吹付ける工程と、気体の吹付けにより得られる押圧力を利用して第一の導電性ボールを排出路に移動させる工程と、第一の導電性ボールに続いて整列する第二の導電性ボール及び第二の導電性ボールに連なる導電性ボール群を第一の導電性ボールと分離させて前記整列路側に残存させる工程と、有することを特徴としている。

なお、上述した導電性ボールの供給方法にあっては、導電性ボールを吸引してボール整列路内に整列させる工程において、導電性ボール群が貯留される空間に対して気体の吸引或いは供給を行うことによって、導電性ボール群の分離のための作用或いは整列のための作用が為されることがより好ましい。更には、導電性ボールを整列させる工程の後に、第一の導電性ボールと、第一の導電性ボールに連なる第二の導電性ボールとの間に気体の供給を行い、第一の導電性ボールを予め第二の導電性ボール及び第二の導電性ボールに連なる導電性ボール群と分離しておく工程が行われることがより好ましい。

本発明によれば、径100μm前後の極微小な導電性ボールを供給対象とした場合であっても、分離供給機構による咬み込み等を無くし、当該導電性ボールに対して形状変形を与えることなく搬送装置、接合装置等にこれを供給することが可能となる。また、静電気等によって複数の導電性ボールが集合して塊状態を形成した場合、或いは整列路の入り口において個々の導電性ボールが引っかかり所謂ブリッジを形成した場合であっても、これらを分離して一個の導電性ボールを好適に取り出すことが可能となる。

また、本発明によれば、引用文献５に例示されるストッパ等のメカニカルな動作を為す構成が排除され、気体の供給排出の操作による導電性ボールへの押圧或いは吸引のみによって導電性ボール一個の分離が可能となる。従って、供給装置の構造の簡略化及び部品点数の大幅な削減が達成されるのみならず、装置組立の際に求められる位置合わせ精度等が緩和されることから、組立工程の簡略化も達成される。更に、メカニカルな動作がなくなることから、実際に一個の導電性ボールを分離供給する際に要する所謂サイクルタイムも短縮することが可能となり、例えば実装工程の動作時間等を短縮させて生産効率の向上に寄与することも可能となる。

本発明の第一の実施形態に係る導電性ボールの供給装置における主要部の概略構成を模式的に示す図である。図１に示す導電性ボールの供給装置において導電性ボールを分離供給する際の手順を示すフローチャートである。図２に示す各ステップにおける導電性ボールの供給装置の状態を図１と同様の様式にて模式的に示す図である。図２に示す各ステップにおける導電性ボールの供給装置の状態を図１と同様の様式にて模式的に示す図である。図３−（２）における領域Ｘを拡大し、一個の導電性ボールが分離されるメカニズムを説明する図である。図１に示す導電性ボールの供給装置において、導電性ボールの分離に際して問題となるブリッジを示す図である。図1に示す導電性ボールの供給装置の製造手順における一工程を示す模式図である。図５−（１）における切断面Ｙ−Ｙに見られるボール整列路５の断面形状を示す図である。図1に示す導電性ボールの供給装置の製造手順における一工程であって図５−（１）以降の工程を示す模式図である。図1に示す導電性ボールの供給装置の製造手順における一工程であって図５−（３）以降の工程を示す模式図である。本発明の第二の実施形態に係る導電性ボールの供給装置における主要部の概略構成を模式的に示す図である。図６に示す導電性ボールの供給装置において導電性ボールを分離供給する際の手順を示すフローチャートである。図７に示す各ステップにおける導電性ボールの供給装置の状態を図６と同様の様式にて模式的に示す図である。図７に示す各ステップにおける導電性ボールの供給装置の状態を図６と同様の様式にて模式的に示す図である図７に示す各ステップにおける導電性ボールの供給装置の状態を図６と同様の様式にて模式的に示す図である

本発明に係る導電性ボールの供給装置、及び供給方法の実施形態について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る導電性ボールの供給装置１の主要部分についての概略構成を模式的に示す図である。本形態に係る導電性ボールの供給装置１は、当該記載順序で連通して配置されるボール貯留部３、ボール整列路５、及びボール排出路７と、ボール整列路５と連通する第一の気体通路９と、を有している。ボール貯留部３は、複数の導電性ボール２、即ち導電性ボール群を収容可能な内容積を有する空間からなる。当該空間は、図中水平方向に軸が延在すると共に一端部にてボール整列路５と連通する第一の貯留部３ａと、該軸の他端で交わり且つ該軸に対して上方に傾斜する軸を有する第二の貯留部３ｂと、を有している。また、第二の貯留部３ｂにおける第一の貯留部３ａとの連通端部と逆の端部は、導電性ボール２の移動を妨げて気体の通過を許容するフィルタ状部材からなる第二の気体通路３ｃにより閉塞されている。

ボール整列路５は、一個の導電性ボール２が通過可能な内径を有した円筒形状を有する。該ボール整列路５の一端部は、第一の貯留部３ａの一端部と接続されている。また、ボール整列路５の他端部は第一の気体通路９と連通する。更に、ボール整列路５は他端部においてボール排出路７とも連通する。ボール排出路７は、ボール整列路５と同様に、導電性ボール２が一個通過可能な内寸を有する。ボール排出路７は一端部においてボール整列路５と連通し、更にボール整列路５と一体となって導電性ボール２が通過可能なＬ字形状の通路、即ち屈曲経路を構成する。即ち、ボール整列路５とボール排出路７との接続部は、Ｌ字状の屈曲部を構成する。なお、ボール排出路７の中心軸はボール整列路５の延在方向である中心軸に垂直な方向に延在する。ボール排出路７の他端は、導電性ボールピックアップ系１３に接続される。第一の気体通路９は、導電性ボール２が進入することができない断面形状、即ち内径を有する細管状の気体の通路として機能する。また、第一の気体通路９は第一の気体制御手段１１に接続されており、後述する操作を行うように制御系１５からの指示に従って、ボール整列路５に対するエア、窒素等、気体の供給及び吸引排出を行うために用いられる。なお、本形態ではボール整列路５等は断面円形の円筒形状として述べているが、本発明は当該形態に限定されず、断面角形状等、導電性ボールを通過させることが可能な種々の形状とすることが可能である。従って、ボール整列路５等の管状部における導電性ボール２の通過部分の大きさ、或いは第一の気体通路９の大きさは、導電性ボール２が通過可能、或いは通過不可能な内寸を有するとして定義されることが好ましい。

次に、当該導電性ボールの供給装置１を用いた導電性ボール２の分離供給操作について説明する。図２は、導電性ボール２の分離供給操作の手順を示すフローチャートである。図３−（１）及び図３−（２）は当該分離供給操作における導電性ボールの供給装置１について、各々の工程での状態を図１と同じ様式にて示す図である。また、図３−（３）は図３−（２）において参照番号Ｘとして示される領域を拡大し、本発明において一個の導電性ボールを分離するメカニズムを模式的に示している。

実際の分離操作においては、装置の稼動開始（ステップＳ０）後、第一の気体制御手段１１による第一の気体通路９を介してのボール整列路５内等の気体の排出が為される(ステップＳ１)。当該操作によって、ボール整列路５と連通するボール貯留部３に貯めこまれた導電性ボール２がボール整列路５内に吸引される。なお、ボール貯留部３の他方端部は第二の気体通路３ｃによって閉塞されているため、該第二の気体通路３ｃを介して、気体は外部空間より無制限にボール貯留部３等に供給される。従って、当該排気操作は、第一の気体制御手段１１の排気吸引操作が停止されるまで継続可能である。また、ボール整列路５の中心軸に垂直な断面の形状が角形状の場合、吸引力は先頭部に位置する導電性ボール２の周囲の隙間を介して後続する導電性ボールにも及ぶ。従って、当該排気操作の継続によって、導電性ボール２の吸引は継続され、当該導電性ボール２は次々とボール整列路５内に吸引されることとなる。これにより、導電性ボール２は供給対象となる屈曲部に位置する第一の導電性ボール２ａを先頭に、ボール整列路５内部で整列することとなる。ボール整列路５内で先頭に存在する（第一の気体通路９に最も近い位置に存在する）導電性ボール２ａが、第一の気体通路９の開口端９ａが形成される開口形成面９ｂに当接したことにより導電性ボール２ａの移動が停止される。この状態を図３−（１）に示す。第一の気体制御手段１１による導電性ボール２の吸引の停止は、制御系１５において導電性ボール２ａの吸引操作開始後に所定時間が経過されたことの検知に伴い、或いはより確実な方法として導電性ボール２ａが移動の停止された所定位置に存在することが不図示の位置センサ、或いは圧力センサ等による検知に伴い実施される。

その後、第一の気体通路９よりボール整列路５に対しての気体供給（排出ブロー）が行われる（ステップＳ２)。その際の第一の導電性ボール２ａ等の挙動及びそのメカニズムについて述べる。図３−（３）は、上述したように、ステップＳ２におけるＬ字状屈曲部Ｘでの導電性ボール等の状態について、これらを拡大して示す図である。第一の気体通路９がボール整列路５と繋がる開口端９ａの開口中心は、開口形成面９ｂに当接した第一の導電性ボール２ａの中心を通る図中水平な平面（ボール整列路５の中心軸に平行でボール排出路７の中心軸に垂直な平面）より下方に配置されている。即ち、第一の気体通路９の軸線は、ボール排出路７の軸線上においてボール整列路５の軸線に対して図中下方に、更に換言すればボール整列路５の中心軸に関して該ボール整列路５においてボール排出路７が開口する側とは逆の側に、オフセットして配置される。また、その際、該開口端から供給される気体の主たる流れ方向を第一の気体通路９の開口端９ａの開口方向を規定する開口軸と定義した場合、当該開口軸はボール整列路５の中心軸に平行とすることが好ましい。また、当該開口軸、ボール整列路５の中心軸、及びボール排出路７の中心軸が同一平面内に配置されることが好ましい。ここで、供給対象となる第一の導電性ボール２ａが当該位置に存在した状態にあるとき、該第一の導電性ボール２ａの後方（開口形成面９ｂが存在する側と逆の側）には更なる導電性ボールである第二の導電性ボール２ｂが連なっている。従って、第一の導電性ボール２ａは、開口形成面９ｂと第二の導電性ボール２ｂとによって挟持された状態にある。この状態で第一の気体通路９よりボール整列路５に対して気体供給をある程度以上の流速を伴って行うことにより、供給された気体１０は第一の導電性ボール２ａ下半分に対する押圧力１２として作用する。当該押圧力は、第一の導電性ボール２ａを上方に持ち上げる第一の分力１２ａと、第二の導電性ボール２ｂ及び該第二の導電性ボール２ｂに連なる導電性ボール群をボール整列路５内に押し戻す第二の分力１２ｂと、を含む。

供給された気体１０はボール排出路７内に流れ込む第一の気流１０ａと、ボール整列路５内に流れ込む第二の気流１０ｂとに分かれる。第一の気流１０ａは、ボール排出路７内で第一の導電性ボール２ａを図中上方に押し上げ続ける。また、第二の気流１０ｂは第二の導電性ボール２ｂをボール貯留部３方向に押し戻す第二の分力１２ｂとして作用する。以上のメカニズムによって、第一の導電性ボール２ａは第二の導電性ボール２ｂ等、後に連なる導電性ボール群より分離されることとなる。この状態で気体１０の供給を継続することによって、図３−（２）に示すように第一の導電性ボール２ａは他の導電性ボール２と分離され、導電性ボールピックアップ系１３まで移送される（ステップＳ３）。以上の操作を繰り返すことによって、個々の導電性ボールを順次ボール貯留部３より排出することが可能となる。以上述べたように、第一の導電性ボール２ａをボール排出路７に向けて押圧するために、第一の気体通路９から気体の吹き出しが行われる。その際に気体が吹き出される位置は、所定位置にある第一の導電性ボール２ａにおける下半分、即ち、第一の導電性ボール２ａにおいてボール排出路７の出口側を向いていない表面領域に対して気体があたる位置とされる。

なお、課題において述べたように、微小な導電性ボールの場合静電気等の影響から多数個が塊となってしまい、個々を分離することが困難となる場合がある。また、本発明に係る構成の場合、ボール貯留部３とボール整列部５との連通部分において該導電性ボール２の移動可能な経路の大きさ（前述した内寸）が大きく変化することから、この部分で複数の導電性ボール２が同時に吸引されて互いに他の移動を妨げる形となる場合が考えられる。この場合も該連通部分において吸引された複数の導電性ボール２が互いに移動を妨げることで塊となってしまい、結果としてブリッジが形成されてしまう。このような状態を図４に示す。本発明では、ボール貯留部３におけるボール整列部５との連通領域、ボール整列部５、及び第一の気体通路９について、第一の気体通路９より供給される気体が流れ方向を変えないように各々の軸方向断面が重なるように配置されていることが好ましい。当該構成とすることにより、このような場合であっても、気体通路９より大きな流速にて気体を供給することによって、当該ブリッジに対して気体流を直接的に噴きつけて作用させ、この塊を個々の導電性ボールに再度分離させることが可能となる。

以上述べたように、本実施形態では、気体の給排気系を一系統のみ配することによって、連続する内寸の異なる３種類の経路を繋げるだけで導電性ボールの分離供給装置が構築される。当該構成では、メカニカルな機構が存在せず、所謂挟み込みによる装置の停止、導電性ボールの変形等が存在しなくなる。また、単に気体の送排気のみで分離供給の操作が行えることから、操作に要する時間の短縮も可能となる。なお、本実施形態ではボール貯留部３の形状を軸線の延在方向が異なる二つの円筒を合成してなる形状として述べているが、本発明は当該形態に限定されない。即ち、ボール貯留部３として構成される空間の形状は特に限定されない。

本実施形態においては、ボール整列路５の軸と第一の気体通路９の軸とが平行となるように配置されている。当該構成によれば、前述したブリッジの破壊が少量の気体により可能となる。しかし、例えばＬ字状の屈曲部において気体通路９が斜め下方側から連通する構成とし、導電性ボールを上方に押し上げる力の方をより大きく得ることとしても良い。また、本実施形態では、ボール整列路５とボール排出路７とにより形成されるＬ字と、第一の気体通路９と、が、同一平面内に存在する形状を示している。当該構成の場合、第二の導電性ボール２ｂをも用いて第一の導電性ボール２ａをボール排出路７へ上昇させる際の初期時での押圧力を大きくするという効果が得られる。また、前述したブリッジの破壊が少量の気体の供給によっても可能となるという効果も得られる。しかしながら、加工上の都合、前述した第一の導電性ボール２の停止を検知するセンサの配置上の都合等により、該第一の気体通路９の延在方向、或いは開口部９ａの形成方向は、Ｌ字を含む図の紙面に対して種々の角度を有して配置することも可能である。従って、本発明において、Ｌ字形状は、ボール整列路５の中心軸を含む同一の面内に存在し且つＬ字内に形成される角度が直角であることが好ましいが、当該形状は厳密なＬ字を規定するものではなく、当該形状から上述した加工上の都合等により適宜改変することも可能である。また、上記実施形態では、気体経路を導電性ボールの吸引及び押圧の両タイミングにおいて、気体の排出、供給の両方で用いることとしている。しかしながら、これらを二系統に分離し、吸引用の開口と供給用の開口とがＬ字形状における屈曲部に配置されることとしても良い。

なお、上述した実施形態において、ボール整列路５及びボール排出路７は、導電性ボール２が移動可能であると共に、導電性ボール２を好適に吸引可能となるように通路の内寸が例えば100μm径或いは100μm角に設定される。従って、第一の気体通路９の内寸は、導電性ボールが該第一の気体通路９の内部に入り込まない寸法であることが好ましい。この場合、このような内寸の貫通経路を形成することは通常の穴あけ加工では容易ではない。ここでは、上述した実施形態に係る導電性ボールの供給装置の主要部の加工方法について図面を参照して説明する。図５は該加工方法の手順を説明するためのものであって、図５−（１）、図５−（３）及び図５−（４）は加工手順を示し、図５−（２）は図５−（１）における切断面Ｙ−Ｙに見られるボール整列路５の断面形状を示している。

これら図面において第一の部材たるベース部材１８ａは、第二の部材たる蓋体１８ｂがその表面に取り付けられて、該蓋体１８ｂと共に導電性ボールの供給装置１におけるボール貯留部３を除いた分離供給部位１８を構成する。図５−（１）等は、これら第一の部材及び第二の部材の斜視図を示す。図５−（１）に示すように、金属或いは樹脂からなる平板からなるベース部材１８ａの表面に対して、放電加工等によってボール整列路５及びボール排出路７を構成するＬ字溝１４が形成される。本形態では、図５−（２）に示すように、100μm径の導電性ボール２を完全に収容可能な断面が100μm角（厳密にはこれより僅かに大きい）となる矩形状のＬ字溝１４としている。当該Ｌ字溝１４がベース部材１８ａの表面に形成された後に、更に第一の気体通路９に対応する細溝１６が放電加工等によって形成される。溝加工終了後、ベース部材１８ａの表面に平板状の蓋体１８ｂが位置合わせされ（図５−（３））、これらが互いに固定される（図５−（４））。これによりＬ字溝１４及び細溝１６は管状となり、Ｌ字溝１４はボール整列路５及びボール整列路７に、又細溝１６は第一の気体通路９となる。

当該加工方法を用いることによって、非常に微細な内寸を有する第一の気体通路９を、比較的長い距離に形成し且つＬ字状屈曲部の所定の位置に対して正確に形成することが可能となる。また、例えば静電気の影響を無くす必要性から本発明に係る導電性ボールの供給装置１を導電性の樹脂等、例えば細い穴を開ける加工が困難な材料から形成せざるを得ない場合も考えられる。本加工方法であれば、放電加工、研削等、材料、溝内寸等に応じた種々の加工方法を用いることが可能となる。更に、将来導電性ボールの径が更に小さくなった場合、例えば数μm径からなるサイズとなった場合には、所謂フォトリソ加工によって分離供給部位１８を得ることも可能となる。また、本発明によれば、当該導電性ボールの供給装置１内において導電性ボール２の詰りを生じる可能性は小さいが、例えば前述したブリッジ等がうまく破壊できない場合も考えられる。従って、導電性ボールの供給装置１内部での導電性ボール２の挙動を確認できることが好ましい。例えば当該加工法において蓋体１８ｂをアクリル板のような透明な部材によって構成することによって、導電性ボール２の状態を直接目視によって確認することも可能となる。以上述べたように、本実施形態における導電性ボールの供給装置１の主要部は、その加工上平板状の部材表面に加工を施すことによって得ることが好ましい。従って、当該加工上の観点から、ボール整列路５及びボール排出路７は同一平面内に存在することが好ましく、更にこれらの内壁の一側面と第一の気体通路９の一側面とが同一の平面内に存在することが好ましいと考えられる。

上述した第一の実施形態では、気体の給排気系を一系統のみ有する構成を示した。しかしながら、例えば用いる導電性ボールの径が大きい、或いは比重が大きい材料からなる場合、前述した第二の導電性ボール２ｂ及びこれに連なる他の導電性ボール群の重量が大きくなり、該第二の導電性ボール２ｂが排出ブローによっても移動困難なケースも考えられる。本発明における第二の実施形態はこのような状態に対処するための形態である。図面を参照して以下に第二の実施形態について述べる。尚、第二の実施形態を示す図６、図８−（１）、図８−（２）、及び図８−（３）は、第一の実施形態における図３−（１）等と同様の様式に主要構成を示すものである。従って、同一の構成に関しては同一の参照番号を用いて示すこととし、説明の詳細は省略する。

当該実施形態に係る導電性ボールの供給装置１は、第一の実施形態で述べた諸構成に加え、第二の気体通路３ｃを介してボール貯留部３に対して気体の供給、排出（吸引）を可能とする第二の気体制御手段１７、ボール整列路５に連通する第三の気体通路１９、及び該第三の気体通路１９に気体を供給する第三の気体制御手段２１を更に有する。第三の気体通路１９は、ボール整列路５において所定位置、即ち第一の導電性ボール２ａが開口形成面９ｂに当接した位置に存在した場合において、該第一の導電性ボール２ａの背後（開口形成面９ｂとの当接側とは逆の側）に対して気体を供給可能となるように配置される。具体的には、当該配置は第二の導電性ボール２ｂが第一の導電性ボール２ａに連なって存在する場合に、第三の気体通路１９の開口部は開口端面９ｂ、即ち第一の導電性ボール２ａがボール整列路５の屈曲部側の端部を構成する内壁面に当接した際の当接部から導電性ボール２の一個分乃至一個半分の距離の間になるように設定される。

次に、本実施形態に係る導電性ボールの供給装置１を用いて、実際に導電性ボール２を分離供給する工程について説明する。図７は、導電性ボール２の分離供給操作の手順を示すフローチャートである。図８−（１）、図８−（２）、及び図８−（３）は当該分離供給操作における個々のステップにおける状態を図６と同じ様式にて示す図である。

実際の分離操作においては、装置の稼動開始（ステップＳ０）後、第一の気体制御手段１１による第一の気体通路９を介してのボール整列路５内等の気体の排出が為される(ステップＳ１１)。更に、第二の気体制御手段１７から第二の気体通路３ｃを介して導電性ボール２の吹上げ用の気体の供給が行われる（ステップ１２）。当該気体の供給によって、導電性ボール２はボール貯留部３内部で分離、攪拌され、より大きな気体の流れを形成してボール整列路５内への導電性ボール２の吸引を促す。その結果、ボール貯留部３に貯めこまれた導電性ボール２は、ボール整列路５内部に順次吸引されることとなる。この状態が図８−（１）に示される。ボール整列路５内で先頭に存在する第一の導電性ボール２ａが、開口形成面９ｂに当接したことを、経過時間或いは実際の検知により確認した後に、導電性ボール２の移動が停止される。ここで、第二の気体制御手段１７による気体の供給を停止する。続いて、第三の気体制御手段２１より、第三の気体通路１９を介して、ボール整列路５内への気体の供給が行われる。即ち、第一の導電性ボール２ａと第二の導電性ボール２ｂとの間にこれら導電性ボールを切り離す切り離しブローの吹き付けが行われる（ステップ１３）。

更に、第二の気体制御手段１７によるボール貯留部３内の気体の吸引排出が行われる（ステップ１４）。この状態を図８−（２）に示す。当該操作によって、第二の導電性ボール２ｂ及びこれに連なる他の導電性ボール群はボール貯留部３内部に引き戻されることとなる。その後、第二の気体制御手段１７、及び第三の気体制御手段２１を停止させ、ボール貯留部３及びボール整列路５からなる空間を閉鎖空間とする。当該操作終了後、第一の気体通路９よりボール整列路５に対しての気体供給（排出ブロー）が行われる（ステップＳ１５)。ここで、ボール貯留部３及びボール整列路５からなる空間が閉鎖空間であることから、第一の気体制御手段１１から供給された気体は唯一の排出経路であるボール排出路７方向に流れ、同時に第一の導電性ボール２ａを移動させる（図８−（３））。これにより導電性ボールの排出（ステップ１６）が実行される。

本実施形態によれば、比較的径の大きな、或いは比重の大きな導電性ボールであっても、気体の送排気のみによって単一の導電性ボールの分離供給を行うことが可能となる。即ち、本形態においては、気体の給排気系は３系統必要となるが、連続する径の異なる３種類の経路を繋げ且つ所定の位置に給気用の経路を付加するだけで導電性ボールの分離供給装置が構築される。当該構成では、メカニカルな機構が存在せず、所謂挟み込みによる装置の停止、導電性ボールの変形等が存在しなくなる。また、単に気体の送排気のみで分離供給の操作が行えることから、第一の実施形態に比して延びるとはいえ、操作に要する時間の短縮も可能となる。

なお、上述した第二の実施形態では、第三の気体通路１９はボール整列路５に対して垂直に配置されている。当該構成は、加工の容易さ、及び供給対象となる第一の導電性ボール２ａ及び第二の導電性ボール２ｂに対して等しく押圧力を作用させることが可能というメリットを有する。しかしながら、第一の導電性ボール２ａを所定位置で強固に吸着保持可能であれば、第三の気体通路１９の中心軸をボール整列路５の中心軸に対して傾斜させて配置し、特定の例えば第二の導電性ボール２ｂに対してより大きな押圧力を作用させる構成としても良い。また、上述した形態では、第三の気体通路１９は、供給対象となる第一の導電性ボール２ａとこれに連なる第二の導電性ボール２ｂとの間に気体を供給するように配置されている。しかし、例えばこれを第二の導電性ボール２ｂとこれに連なる他の導電性ボール２との間に気体を供給することとし、これらボールの間隔を予め空けておいて次工程において第二の導電性ボール２ｂの移動の容易化を図る構成としても良い。しかしながら、上述した分離供給部位１８の加工上、第一の実施形態の場合と同様に、ボール整列路５、ボール排出路７、第一の気体通路９、及び第三の気体通路１９の各々の内壁についてその一側面が全て同一平面内に配置する構成とすることが好ましい。

以上に述べた第一及び第二の実施形態では、導電性ボールの自重を効果的に用いるという観点から、ボール整列路５は水平方向に延在し、且つボール排出路７は鉛直方向に延在し、ボール貯留部３及び気体経路９はこれらの延在方向に準じてその配置が定められている。しかしながら、本発明におけるこれら構成の配置は上述した水平及び鉛直方向に限定されない。具体的には、気体の供給吸引により十分な速度での導電性ボールの移動、確実な保持が実行可能であれば、これらの延在方向を適宜変更可能であって、ボール整列路５とボール排出路７とがＬ字状の屈曲連通部を有する管状経路を構成していれば良い。また、対象とする部材を導電性ボールとして述べているが、該導電性ボールは導電性を示す材料からなり凡そ球体として取り扱うことが可能な部材であれば良い。

１：導電性ボールの供給装置、２：導電性ボール、３：ボール貯留部、５：ボール整列路、７：ボール排出路、９：第一の気体通路、１０：気体、１１：第一の気体制御手段、１２：押圧力、１３：導電性ボールピックアップ系、１４：Ｌ字溝、１５：制御系、１６：細溝、１７：第二の気体制御手段、１８：分離供給部位１９：第三の気体通路、２１：第三の気体制御手段

Claims

導電性ボール群より第一の導電性ボールを一個のみ分離して他の装置へ供給する導電性ボールの供給装置であって、
前記導電性ボール群を貯留可能なボール貯留部と、
前記貯留部と一方の端部で連通し、前記導電性ボールが一個通過可能な内寸を有するボール整列路と、
前記導電性ボールが一個通過可能な内寸を有し、前記ボール整列路の他方の端部と連通してＬ字状の屈曲経路を構成し、前記他の装置への前記導電性ボールの移動経路を構成するボール排出路と、
前記Ｌ字状の屈曲経路の屈曲部に配置され、前記導電性ボールの外径より小さな内寸を有する開口径からなる第一の開口部を介して前記屈曲経路に気体を供給吸引可能な第一の気体通路と、
前記第一の気体通路に対して気体の供給及び吸引を行う第一の気体制御手段と、を有し、
前記第一の開口部の開口中心は、前記ボール整列路の中心軸に対して、前記ボール排出路が配置される側とは逆の側にオフセットされること、を特徴とする導電性ボールの供給装置。
前記第一の開口部の開口方向を規定する開口軸は前記ボール整列路の中心軸に対して平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の導電性ボールの供給装置。
前記第一の開口部の開口方向を規定する開口軸、前記ボール整列路の中心軸、及び前記ボール排出路の中心軸は同一平面内に配置されることを特徴とする請求項１或いは２の何れか一項に記載の導電性ボールの供給装置。
前記ボール貯留部に対して前記気体の供給及び吸引を可能な第二の気体通路、及び前記第二の気体通路に対して気体の供給及び吸引を行う第二の気体制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の導電性ボールの供給装置。
前記ボール整列路における前記屈曲部とは異なる位置において前記ボール整列路に連通して前記ボール整列路に対して気体を供給可能な第三の気体通路と、前記第三の気体通路に気体を供給する第三の気体制御手段と、を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の導電性ボールの供給装置。
前記第三の気体通路が前記ボール整列路に連通する第二の開口部と、前記第一の導電性ボールが前記整列路の他方の端部を構成する内壁に当接した際の当接部と、の前記整列路の延在方向における距離は、前記導電性ボールの一個分乃至一個半分の寸法に等しいことを特徴とする請求項５に記載の導電性ボールの供給装置。
導電性ボール群より第一の導電性ボールを一個だけ分離して他の装置へ供給する導電性ボールの供給方法であって、
前記導電性ボールが一個通過可能な内寸を有する管状のボール整列路、及び前記導電性ボールが一個通過可能な内寸を有して前記ボール整列路の一端部に連通してＬ字状の屈曲経路を構成するボール排出路からなる構成を用い、
前記ボール整列路における前記屈曲経路の屈曲部に連通される第一の気体通路より、前記ボール整列路における先頭にある前記第一の導電性ボールを吸引して、前記屈曲部において吸引保持された前記第一の導電性ボールを先頭に前記ボール整列路内において前記導電性ボール群を整列させる工程と、
前記吸引保持された前記第一の導電性ボールの表面であって前記排出路に面していない領域に対して前記第一の気体通路より気体を吹付ける工程と、
前記気体の吹付けにより得られる押圧力を利用して前記第一の導電性ボールを前記排出路に移動させる工程と、
前記第一の導電性ボールに続いて整列する第二の導電性ボール及び前記第二の導電性ボールに連なる導電性ボール群を前記第一の導電性ボールと分離させて前記整列路側に残存させる工程と、を有することを特徴とする導電性ボールの供給方法。
前記導電性ボールを吸引して前記ボール整列路内に整列させる工程において、前記導電性ボール群が貯留される空間に対して気体の吸引或いは供給を行うことによって、前記導電性ボール群の分離のための作用或いは整列のための作用が為されることを特徴とする請求項７に記載の導電性ボールの供給方法。
前記導電性ボールを整列させる工程の後に、前記第一の導電性ボールと、前記第一の導電性ボールに連なる第二の導電性ボールとの間に気体の供給を行い、前記第一の導電性ボールを予め前記第二の導電性ボール及び前記第二の導電性ボールに連なる導電性ボール群と分離しておく工程が行われることを特徴とする請求項７或いは８の何れか一項に記載の導電性ボールの供給方法。